(57)【要約】【課題】基板側における発光素子の光の反射率の経時的な変化を抑制するとともに、発光素子近傍の反射率を従来よりも向上させる。【解決手段】実装面上にＬＥＤチップ２が搭載されるサブマウント３と、サブマウント３が搭載される基板４と、基板４の配線部４ｂとＬＥＤチップ２の電極２ａとを電気的に接続するワイヤ７と、を備え、サブマウント３の実装面をアルミニウムとし、ＬＥＤチップ２の真下に配線部４ｂが形成されずにアルミニウムが位置するようにした。【選択図】図２
2007324275.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のパターンの配線部が形成された基板と、
前記基板上に配置され、実装面を有するサブマウントと、
前記サブマウントの前記実装面に実装され、前記配線部とワイヤによって電気的に接続される電極を有する発光素子と、を備え、
前記サブマウントの前記実装面はアルミニウムからなることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
所定のパターンの配線部が形成された基板と、
前記基板上に配置され、実装面と配線領域とを有するサブマウントと、
前記サブマウントの前記実装面に実装され、前記配線領域とワイヤによって電気的に接続される電極を有する発光素子と、
前記サブマウントの前記配線領域と前記配線部を電気的に接続する接続手段と、を備え、
前記サブマウントの前記実装面はアルミニウムからなることを特徴とする発光装置。
【請求項３】
前記サブマウントは、マウント本体と、前記マウント本体の前記実装面側の表面に形成されたアルミニウム膜と、有することを特徴とする請求項１または２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記マウント本体はアルミナからなることを特徴とする請求項３に記載の発光装置。
【請求項５】
前記サブマウントにおける前記発光素子の搭載部分に、前記マウント本体を上下に貫通するサーマルビアが形成されることを特徴とする請求項３または４に記載の発光装置。
【請求項６】
前記基板は、ＦＲ−４基板であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項７】
１つの前記サブマウントに複数の発光素子が搭載されることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項８】
１つの前記サブマウントに、赤色光を発する前記発光素子、青色光を発する前記発光素子及び緑色光を発する前記発光素子が搭載されることを特徴とする請求項７に記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に発光素子が搭載される発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、液晶表示装置のバックライト光源として、発光素子の電極と基板の配線部をワイヤにより直接接続するチップオンボード（ＣＯＢ）の発光装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の発光装置では、発光素子として複数のＬＥＤチップが基板上に配置され、複数のＬＥＤチップを封止するために封止樹脂層が形成される。この種の発光装置は、一般に、金の表層を有する配線部が基板の実装面に形成され、各ＬＥＤチップは配線部に搭載される。基板としては、ガラスエポキシ樹脂を基材とする汎用的なＦＲ−４基板が用いられ、基板表面にはソルダーレジスト層が配される。
【０００３】
ここで、ガラスエポキシ樹脂は白色に近いため、基板はソルダーレジストの色に染まることとなる。ソルダーレジストの色として緑色が一般的であるが、基板の反射率を高める場合にはソルダーレジストは、塗料の混入によって白色とされる。
【０００４】
また、ＬＥＤチップををフリップチップ実装により基板に搭載するものも知られている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２に記載の発光装置においても、ＬＥＤチップは基板上の配線部に搭載されている。基板としてはセラミック基板が用いられる。
【特許文献１】特開平７−１９１３１１号公報
【特許文献２】特開２００４−２２１１８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の発光装置では、ＬＥＤの光の反射率が基板のソルダーレジスト層及び配線部の材質に依存している。これにより、ＬＥＤの光、熱等に起因してソルダーレジスト層が劣化すると基板側の光の反射特性が変化してしまう。従って、装置の使用に伴って明るさが経時的に変化することは避けられない。例えば、ソルダーレジスト層が白色の場合は、ＬＥＤから放射される光、熱等により黄色に変色して所期の光量が得られなくなる。
【０００６】
また、特許文献１及び２に記載の発光装置では、基板の配線部に発光素子が搭載されているので、配線部における光の反射率の影響が大きい。この場合、配線に用いられる材質により反射率が決まってしまうことから、配線部の反射率を向上させることが困難である。従って、配線に用いられる材質に左右されずに発光素子近傍の反射率を向上させる構造がのぞまれている。
【０００７】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、基板側における光の反射率の経時的な変化を抑制するとともに、発光素子近傍の反射率を従来よりも向上させることのできる発光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するため、本発明では、
所定のパターンの配線部が形成された基板と、
前記基板上に配置され、実装面を有するサブマウントと、
前記サブマウントの前記実装面に実装され、前記配線部とワイヤによって電気的に接続される電極を有する発光素子と、を備え、
前記サブマウントの前記実装面はアルミニウムからなることを特徴とする発光装置が提供される。
【０００９】
この発光装置によれば、発光素子から放射される光、熱等はサブマウントにて反射し、基板の実装面へ直接的に入射することはない。これにより、発光素子から放射される光、熱等による基板の実装面の劣化が抑制される。
また、サブマウントの実装面がアルミニウムであり、アルミニウムは金属の中でも光の反射率が高いことから、発光素子から放射される光の反射率が良好である。ここで、発光素子の電極から延びるワイヤが基板の配線部に接続されるので、発光素子の真下には配線部が形成されずにアルミニウムが位置することとなり、発光素子の近傍ついても高い反射率を得ることができる。また、アルミニウムの反射率は、光の波長領域によらずほぼ一定であるので、特定の波長で反射率が悪化するようなことはない。さらに、アルミニウムは樹脂等に比して耐熱性等が高く、光の反射率が経時的に変化することはない。
さらに、発光素子が搭載された状態でサブマウントを基板に搭載することとなるため、発光素子を基板に直接搭載する場合よりも、搭載パッケージを大きくすることができ、搭載パッケージの取り扱いが容易である。
【００１０】
また、前記目的を達成するため、本発明では、
所定のパターンの配線部が形成された基板と、
前記基板上に配置され、実装面と配線領域とを有するサブマウントと、
前記サブマウントの前記実装面に実装され、前記配線領域とワイヤによって電気的に接続される電極を有する発光素子と、
前記サブマウントの前記配線領域と前記配線部を電気的に接続する接続手段と、を備え、
前記サブマウントの前記実装面はアルミニウムからなることを特徴とする発光装置が提供される。
【００１１】
この発光装置によれば、発光素子から放射される光、熱等はサブマウントにて反射し、基板の実装面へ直接的に入射することはない。これにより、発光素子から放射される光、熱等による基板の実装面の劣化が抑制される。
また、サブマウントの実装面がアルミニウムであり、アルミニウムは金属の中でも光の反射率が高いことから、発光素子から放射される光の反射率が良好である。ここで、発光素子の電極から延びるワイヤが発光素子の搭載部分から離隔したサブマウントの配線部に接続されるので、発光素子の真下には配線部が形成されずにアルミニウムが位置することとなり、発光素子の近傍についても高い反射率を得ることができる。また、アルミニウムの反射率は、光の波長領域によらずほぼ一定であるので、特定の波長で反射率が悪化するようなことはない。さらに、アルミニウムは樹脂等に比して耐熱性等が高く、光の反射率が経時的に変化することはない。
さらに、発光素子が搭載された状態でサブマウントを基板に搭載することとなるため、発光素子を基板に直接搭載する場合よりも、搭載パッケージを大きくすることができ、搭載パッケージの取り扱いが容易である。
【００１２】
また、上記発光装置において、
前記サブマウントは、マウント本体と、前記マウント本体の前記実装面側の表面に形成されたアルミニウム膜と、有することが好ましい。
【００１３】
この発光装置によれば、マウント本体の表面にアルミニウム膜を成長させることによりサブマウントが製造される。
【００１４】
また、上記発光装置において、
前記マウント本体はアルミナからなることが好ましい。
【００１５】
この発光装置によれば、アルミナの表面にアルミニウム膜が成長されることから、マウント本体に対するアルミニウム膜の密着性が良好である。
【００１６】
また、上記発光装置において、
前記サブマウントにおける前記発光素子の搭載部分に、前記サブマウントを上下に貫通するサーマルビアが形成されることが好ましい。
【００１７】
この発光装置によれば、発光素子の熱がサーマルビアを通じて放出されることから、発光素子の放熱性能が増して、発光素子の信頼性が向上する。
【００１８】
また、上記発光装置において、
前記基板は、ＦＲ−４基板であることが好ましい。
【００１９】
この発光装置によれば、汎用的なＦＲ−４基板を用いることで、特殊な基板を用いることなく装置を構成することができ、実用に際して極めて有利である。
【００２０】
また、上記発光装置において、
１つの前記サブマウントに複数の発光素子が搭載されることが好ましい。
【００２１】
この発光装置によれば、複数の発光素子をサブマウントに集約して基板へ実装することができる。
【００２２】
また、上記発光装置において、
１つの前記サブマウントに、赤色光を発する前記発光素子、青色光を発する前記発光素子及び緑色光を発する前記発光素子が搭載されることが好ましい。
【００２３】
この発光装置によれば、発光素子が赤色、緑色及び青色で発光することから、全体として白色光が得られる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、基板の実装面と発光素子との間にサブマウントを介在しているので、基板の実装面の劣化により発光素子から放射される光の反射率が変化することはない。また、サブマウントの実装面がアルミニウムであることから、反射率が良好である。従って、基板側における発光素子の光の反射率の経時的な変化を抑制するとともに、素子近傍の反射率を従来よりも向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
図１から図４は本発明の一実施形態を示すもので、図１は発光装置の概略外観斜視図である。
【００２６】
図１に示すように、発光装置１は、複数のＬＥＤチップ２と、各ＬＥＤチップ２を搭載するサブマウント３と、サブマウント３を搭載する樹脂製の基板４と、を備えている。各ＬＥＤチップ２はサブマウント３とともに基板４から突出するレンズ部５により覆われている。サブマウント３の実装面にはアルミニウム膜３ａが形成される。
【００２７】
図２は封止樹脂を省略して図示した発光装置の一部拡大斜視図である。
ＬＥＤチップ２は、例えば窒化ガリウム系の発光層を有し、青色に発光する。図２に示すように、ＬＥＤチップ２は、サブマウント３とともに黄色蛍光体が含まれるシリコン系、エポキシ系等の封止部材６により封止されている。黄色蛍光体としては、例えば、ＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet）系、ＢＯＳ（Barium ortho-Silicate）系等の蛍光体が用いられる。黄色蛍光体によりＬＥＤチップ２から放射される光の一部が黄色に変換され、青色と黄色を組み合わせた結果、白色にて発光するようになっている。この封止部材６の表面が半球状のレンズ部５をなしている。
【００２８】
サブマウント３は、アルミナからなるマウント本体３ｂと、マウント本体３ｂの表面に形成されたアルミニウム膜３ａと、を有している。マウント本体３ｂは、白色を呈するとともに多孔質で、略正方形の板状に形成されている。
【００２９】
具体的に、サブマウント３の厚さ寸法は１００μｍ〜３００μｍであり、サブマウント３の一辺の寸法は５００μｍ〜１５００μｍである。サブマウント３の上面の中央にＬＥＤチップ２が搭載され、ＬＥＤチップ２の電極２ａ，２ｂと基板４の配線部４ｂ，４ｃとがワイヤ７により直接接続されている。サブマウント３の実装面には配線部が形成されておらず、ＬＥＤチップ２の直下はアルミニウム膜３ａとなっている。
【００３０】
図３は発光装置の一部概略断面図である。
基板４は、最外層にソルダーレジスト層４ａが配されたＦＲ−４基板である。本実施形態においては、ソルダーレジスト層４ａは白色に着色されている。基板４の実装面は、ソルダーレジスト層４ａの領域と、ＬＥＤチップ２に電力を供給するための配線部４ｂ，４ｃが形成される領域と、に大別される。
【００３１】
基板４の配線部４ｂ，４ｃは表面が金からなり所定方向へ延びる。サブマウント３は、ソルダーレジスト層４ａの領域に搭載され、サブマウント３の両側方にはＬＥＤチップ２の各電極２ａ，２ｂに対応して配線部４ｂ，４ｃが形成されている。
【００３２】
サブマウント３と基板４は、ダイボンドペースト８により接着される。ダイボンドペースト８は、例えば、エポキシ系、シリコーン系の接着剤からなる。
【００３３】
以上のように構成された発光装置１では、ＬＥＤチップ２から放射される光、熱等はサブマウント３にて反射し、基板４の実装面へ直接的に入射することはない。これにより、ＬＥＤチップ２から放射される光、熱等による基板４の実装面の劣化が抑制される。
【００３４】
また、サブマウント３の実装面がアルミニウムであり、アルミニウムは金属の中でも光の反射率が高いことから、放射される光の反射率が良好である。ここで、ＬＥＤチップ２の電極２ａ，２ｂから延びるワイヤ７が基板４の配線部４ｂ，４ｃに接続されるので、ＬＥＤチップ２の真下には配線部等が形成されずにアルミニウムが位置することとなり、ＬＥＤチップ２近傍についても高い反射率を得ることができる。
【００３５】
さらに、ＬＥＤチップ２が搭載された状態でサブマウント３を基板４に搭載することとなるため、ＬＥＤチップ２を基板４に直接搭載する場合よりも、搭載パッケージを大きくすることができ、基板４への搭載が容易である。
【００３６】
従って、本実施形態の発光装置１によれば、基板４の実装面とＬＥＤチップ２との間にサブマウント３を介在させているので、基板４の実装面の劣化によりＬＥＤチップ２から放射される光の反射率が変化することはない。また、サブマウント３の実装面がアルミニウムであることから、反射率が良好である。従って、基板４側におけるＬＥＤチップ２の光の反射率の経時的な変化を抑制するとともに、ＬＥＤチップ２近傍の反射率を従来よりも向上させることができる。
【００３７】
また、本実施形態の発光装置１では、マウント本体３ｂの表面にアルミニウム膜３ａを蒸着させることによりサブマウント３が製造されることから、アルミニウム膜３ａの形成が比較的容易である。また、マウント本体３ｂとして多孔質材であるアルミナを用い、この表面にアルミニウム膜３ａが蒸着されることから、マウント本体３ｂに対するアルミニウム膜３ａの密着性が良好である。
【００３８】
また、サブマウント３のマウント本体３ｂを多孔質材とし、サブマウント３側におけるダイボンドペースト８との接触面積が比較的大きいことから、ダイボンドペースト８による接着力を大きくすることができる。これにより、接着力や濡れ性が比較的小さいダイボンドペースト８を用いたとしても、サブマウント３と基板４とを強固に接着することができる。
【００３９】
また、ＬＥＤチップ２の電極２ａ，２ｂと基板４の配線部４ｂ，４ｃをワイヤ７により直接接続していることから、サブマウント３の実装面に配線部を形成する必要がなく、サブマウント３の実装面を全面的にアルミニウム膜３ａで被覆することができ、サブマウント３の製造が容易である。
【００４０】
また、基板４として汎用的なＦＲ−４基板を用いることにより、セラミック基板のような特殊な基板を用いることなく装置を構成することができ、実用に際して極めて有利である。
【００４１】
また、発光素子として青色のＬＥＤチップ２を用いるとともにサブマウント３の実装面をアルミニウムとしたことから光の反射率が良好である。ここで、図４は光の波長と反射率との関係を示すグラフである。図４には、金（Ａｕ）とアルミニウム（Ａｌ）のグラフを図示している。図４に示すように、金は光の波長により反射率が変化するところ、アルミニウムでは波長によらず反射率が略一定である。具体的に、金は４８０ｎｍよりも低波長の光について反射率が３０％を下回っており、４６０ｎｍ付近の青色の発光波長では高い反射率を得ることはできない。これに対し、アルミニウムは波長によらず反射率が９０％程度で一定である。
【００４２】
このように、アルミニウムの反射率は、光の波長領域によらずほぼ一定であるので、特定の波長で反射率が悪化するようなことはない。さらに、アルミニウムは樹脂等に比して耐熱性等が高く、光の反射率が経時的に変化することはない。
【００４３】
尚、前記実施形態においては、ＬＥＤチップ２の電極２ａ，２ｂと基板４の配線部４ｂ，４ｃとがワイヤ７により直接接続されるものを示したが、サブマウント１３の実装面に配線部を形成し、配線部を経由して基板４の配線部４ｂ，４ｃと接続するようにしてもよい。この場合、配線部をアルミニウムで構成することが好ましい。
【００４４】
図５及び図６は変形例を示すもので、図５は封止樹脂を省略して図示した発光装置の一部拡大斜視図、図６は封止樹脂を省略して図示した発光装置の一部概略断面図である。
図５に示すように、サブマウント１３の実装面をＬＥＤチップ２の搭載領域１３ｄと、配線部をなす配線領域１３ｃと、に絶縁部１３ｅを用いて分割することにより、アルミニウム膜３ａの一部を配線部として利用することができる。図５では、アルミニウムをマウント本体３ｂの表面に蒸着する際に、絶縁部１３ｄの形状をなすマスクを表面に被覆させることにより、溝状の絶縁部１３ｄが形成されている。具体的に、２つの直線状の絶縁部１３ｄがサブマウント１３の前後方向へ延びるよう形成され、サブマウント１３の左右外側に一対の配線領域１３ｃが形成される。そして、ワイヤ１７によりＬＥＤチップ２の電極と配線領域１３ｃとが直接接続される。
【００４５】
また、この発光装置１１では、サブマウント１３の角部に平面視にて内側へ湾曲して凹む凹面が形成される。この凹面の表面には導電性部材が配置され、上下に延びる導通部１３ｆをなしている。この導電性部材としては、例えば、Ａｇ−Ｐｔ、Ｗ／Ｎｉ／Ａｕ、Ｃｕ等が用いられる。図６に示すように、この発光装置１１では、基板４の配線部１４ｂ，１４ｃが導通部１３ｆの下側まで形成されており、サブマウント１３の配線部１３ａと基板４の配線部１４ｂ，１４ｃとは接続手段としての導通部１３ｆを介して電気的に接続される。
【００４６】
このように、ＬＥＤチップ２の電極２ａ，２ｂから延びるワイヤ１７がＬＥＤチップ２の搭載部分から離隔したサブマウント１３の配線領域１３ｃに接続されるので、ＬＥＤチップ２の真下には配線部が形成されずにアルミニウムが位置することとなり、ＬＥＤチップ２の近傍について高い反射率を得ることができる。
【００４７】
また、例えば、図７に示すように、サブマウント２３に導通部１３ｆ、スルーホール１３ｇ等を形成することなく、ＬＥＤチップ２の電極２ａ，２ｂと配線領域１３ｃとが直接接続する第１ワイヤ２７ａに加え、配線領域１３ｃと基板４の配線部４ｂ，４ｃとを第２ワイヤ２７ｂにより直接接続してもよい。この場合、第２ワイヤ２７ｂが接続手段をなす。
【００４８】
また、例えば、図８に示すように、サブマウント３３におけるＬＥＤチップ２の搭載部分に、マウント本体３ｂを上下に貫通するサーマルビア３３ｇを形成したものであってもよい。この発光装置３１では、サブマウント３３の内部に上下に延びるスルーホール１３ｇが形成され、スルーホール１３ｇに導電性の部材が充填されている。この導電性部材としては、例えば、Ａｇ−Ｐｔ、Ｗ／Ｎｉ／Ａｕ、Ｃｕ等が用いられる。ここで、サーマルビア３３ｇを、スルーホール１３ｇと同工程で形成し、スルーホール１３ｇと同様の部材により構成されることが好ましい。この発光装置３１によれば、ＬＥＤチップ２の熱がサーマルビア３３ｇを通じて放出されることから、ＬＥＤチップ２の放熱性能が増して、ＬＥＤチップ２の信頼性が向上する。
【００４９】
また、前記実施形態においては、発光素子として青色光のＬＥＤチップ２を用いたものを示したが、発光素子として例えば、赤色光、緑色光、紫外光等のＬＥＤチップを用いてもよい。また、封止部材６の材質についても任意であり、例えば、封止樹脂６を蛍光体を含まない透明樹脂とし、ＬＥＤチップ２の発光色で発光装置１が発光するようにしてもよい。
【００５０】
また、前記実施形態においては、１つのサブマウント３に１つのＬＥＤチップ２を搭載したものを示したが、例えば、図９に示すように、１つのサブマウント４３に複数のＬＥＤチップ４２ａ，４２ｂ，４２ｃを搭載してもよい。図９では、１つのサブマウント４３に、赤色光のＬＥＤチップ４２ａ、緑色光のＬＥＤチップ４２ｂ及び青色光のＬＥＤチップ４２ｃが搭載されている。
【００５１】
この発光装置では複数のＬＥＤチップ４２ａ，４２ｂ，４２ｃをサブマウント４３に集約して基板へ実装することができる。また、この発光装置によれば、ＬＥＤチップ４２ａ，４２ｂ，４２ｃが赤色、緑色及び青色で発光することから、蛍光体を用いずとも白色光が得られる。
【００５２】
また、前記実施形態においては、サブマウント３のマウント本体３ｂがアルミナであるものを示したが、例えば、窒化アルミニウムのような他のセラミックで構成してもよい。窒化アルミニウムを用いた場合は、アルミナ等に比して熱伝導性に優れていることから、放熱性能が格段に向上する。さらには、サブマウント３のマウント本体３ｂとして樹脂等を用いることも可能である。さらにまた、サブマウント３全体をアルミニウムにより構成してもよい。
【００５３】
また、前記実施形態においては、基板２として難燃性がＦＲ−４のものを示したが、基板２は、例えばＦＲ−５であってもよい。
【００５４】
また、発光素子としてＬＥＤでなく例えばＬＤを用いてもよいし、サブマウントの形状についても任意であり、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の一実施形態を示す発光装置の概略外観斜視図である。
【図２】封止樹脂を省略して図示した発光装置の一部拡大斜視図である。
【図３】発光装置の一部概略断面図である。
【図４】光の波長と反射率との関係を示すグラフである。
【図５】変形例を示すもので、封止樹脂を省略して図示した発光装置の一部拡大斜視図である。
【図６】変形例を示すもので、封止樹脂を省略して図示した発光装置の一部概略断面図である。
【図７】変形例を示すもので、封止樹脂を省略して図示した発光装置の一部拡大斜視図である。
【図８】変形例を示すもので、封止樹脂を省略して図示した発光装置の一部概略断面図である。
【図９】変形例を示すもので、封止樹脂を省略して図示した発光装置の一部拡大斜視図である。
【符号の説明】
【００５６】
１          発光装置
２          ＬＥＤチップ
２ａ        電極
２ｂ        電極
３          サブマウント
３ａ        アルミニウム膜
３ｂ        マウント本体
４          基板
４ａ        ソルダーレジスト層
４ｂ        配線部
４ｃ        配線部
５          レンズ部
６          封止樹脂
７          ワイヤ
８          ダイボンドペースト
１１        発光装置
１３        サブマウント
１３ｃ      配線領域
１３ｄ      搭載領域
１３ｅ      絶縁部
１３ｆ      導通部
１３ｇ      スルーホール
１４ｂ      配線部
１４ｃ      配線部
１７        ワイヤ
２３        サブマウント
２７ａ      第１ワイヤ
２７ｂ      第２ワイヤ
３１        発光装置
３３        サブマウント
３３ｇ      サーマルビア
４２ａ      ＬＥＤチップ
４２ｂ      ＬＥＤチップ
４２ｃ      ＬＥＤチップ
４３        サブマウント
【図１】
2007324275.tif 000003
【図２】
2007324275.tif 000004
【図３】
2007324275.tif 000005
【図４】
2007324275.tif 000006
【図５】
2007324275.tif 000007
【図６】
2007324275.tif 000008
【図７】
2007324275.tif 000009
【図８】
2007324275.tif 000010
【図９】
2007324275.tif 000011